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ARM的异常处理过程分析

作者: 时间:2016-12-01 来源:网络 收藏
2.接下来就是异常处理函数对应的操作,可以在进入异常处理之前就进行返回地址的调整,这样后面就不用进行处理啦,当然也可以在返回过程中再调整。一般都是在这个过程中进行调整。进行压栈操作,保存对应的环境变量。调用实际的处理过程等。
3.出栈,恢复CPU的状态和寄存器的值。由于第一步中已经调整好返回地址,这一步不需要再次调整。当然如果之前没有调整,这里则需要进行相应的调整。
在uC/OS-II的官网移植中采用通用异常处理函数的方式实现异常的处理,下面我们来分析其中的部分代码:
首先是处理器部分的移植,包括异常向量、异常的ID号,存储异常处理函数地址的地址等:
/*ARM的异常ID号,支持7种类型的异常,每一种异常都存在一个ID号*/
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_RESET 0x00
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR 0x01
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI 0x02
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT 0x03
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT 0x04
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT 0x05
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ 0x06
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ 0x07
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_NBR 0x08
/*异常向量地址*/
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_RESET_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_RESET * 0x04 + 0x00) //0x00
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR * 0x04 + 0x00) //0x04
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI * 0x04 + 0x00) //0x08
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT * 0x04 + 0x00) //0x0c
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT * 0x04 + 0x00) //0x10
/*这个异常是ARM中不支持的异常*/
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT * 0x04 + 0x00) //0x14
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ * 0x04 + 0x00) //0x18
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ_VECT_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ * 0x04 + 0x00) //0x1c
/*存储异常处理函数地址的地址*/
/* ARM exception handlers addresses */
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_RESET_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_RESET * 0x04 + 0x20) //0x20
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR * 0x04 + 0x20) //0x24
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI * 0x04 + 0x20) //0x28
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT_HANDLER_ADDR(OS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT * 0x04 + 0x20) //0x2c
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT * 0x04 + 0x20) //0x30
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT * 0x04 + 0x20) //0x34
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ * 0x04 + 0x20) //0x38
#defineOS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ_HANDLER_ADDR (OS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ * 0x04 + 0x20) //0x3c
/*存储在异常向量中的内容,实质上是LDR PC,[PC,#0x18]的机器码*/

#define OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_SELF 0xEAFFFFFE
/* ARM "Jump To Exception Handler"asminstruction */
#define OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER 0xE59FF018
异常的初始化函数,首先,完成了在异常向量中存储指令的操作,采用机器码的形式就能避免直接访问寄存器什么的,其次,完成在固定的地址处存放对应异常处理函数的地址。其中采用了赋值的形式也是需要注意的,采用的强制类型转换和指针相结合的形式。保证了是修改地址处的内容。而不是修改地址。
/*初始化异常中断向量*/
voidOS_CPU_InitExceptVect (void)
{
/*
OS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR_VECT_ADDR是对应中断向量表的地址
OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER是保存了对应的OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER(实质上是一个指令)
实质上就是在异常向量中存放了:LDR PC [PC, #0x18],也就是让PC指向对应的异常处理地址中的内容,
也就是实现到实际处理函数的跳转。
异常处理地址中存储了实际的异常处理函数的地址
其他的异常也有相同的操作,OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER是一个指令的机器码形式
*/
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_UNDEF_INSTR_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptUndefInstrHndlr;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_SWI_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptSwiHndlr;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_PREFETCH_ABORT_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptPrefetchAbortHndlr;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_DATA_ABORT_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptDataAbortHndlr;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_ADDR_ABORT_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptAddrAbortHndlr;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_IRQ_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr;
/*在异常向量中存储对应的操作,实质上就是将PC值调转*/
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ_VECT_ADDR) = OS_CPU_ARM_INSTR_JUMP_TO_HANDLER;
(*(INT32U *)OS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ_HANDLER_ADDR) = (INT32U)OS_CPU_ARM_ExceptFiqHndlr;

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